(57)【要約】      （修正有）【課題】複数の液体吐出ヘッドを固定するヘッドフレームを用いた、液体吐出ヘッドを加熱しても高精度な印刷ができる記録装置を提供すること。【解決手段】複数の液体吐出ヘッド２および該複数の液体吐出ヘッドが固定されるヘッドフレーム６０を有する記録装置本体と、記録媒体を搬送する搬送部と、前記複数の液体吐出ヘッド２および前記搬送部を制御する制御部とを有する記録装置であって、前記液体吐出ヘッド２は、複数の液体吐出孔が一方方向に長く配置されている液体吐出孔群７と、複数の液体加圧装置と、前記液体吐出孔群７の前記一方方向の端より外側に設けられている、前記液体吐出ヘッドを前記ヘッドフレーム６０に固定する固定部と第１のヒータとを備えており、前記ヘッドフレーム６０は第２のヒータ７２を備えており、前記制御部は、前記第１のヒータおよび前記第２のヒータ７２を制御することを特徴とする記録装置。【選択図】図７
2010269450.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の液体吐出ヘッドおよび該複数の液体吐出ヘッドが固定されるヘッドフレームを有する記録装置本体と、記録媒体を前記液体吐出ヘッドに対して搬送する搬送部と、前記複数の液体吐出ヘッドおよび前記搬送部を制御する制御部とを有する記録装置であって、前記液体吐出ヘッドは、複数の液体吐出孔が一方方向に長く配置されている液体吐出孔群と、前記複数の液体吐出孔からそれぞれ液体を吐出させる複数の液体加圧装置と、前記液体吐出孔群の前記一方方向の端より外側に設けられている、前記液体吐出ヘッドを前記ヘッドフレームに固定する固定部と、第１のヒータとを備えており、前記ヘッドフレームは第２のヒータを備えており、前記制御部は、前記第１のヒータおよび前記第２のヒータを制御することを特徴とする記録装置。
【請求項２】
前記液体吐出ヘッドの熱膨張係数が前記ヘッドフレームの熱膨張係数より大きい場合に、前記制御部は前記第２のヒータより前記第１のヒータの温度が低くなるように制御し、前記液体吐出ヘッドの熱膨張係数が前記ヘッドフレームの熱膨張係数より小さい場合に、前記制御部は前記第２のヒータより前記第１のヒータの温度が高くなるように制御することを特徴とする請求項１に記載の記録装置。
【請求項３】
前記液体吐出ヘッドの熱膨張係数がαＨ／℃であり、前記ヘッドフレームの熱膨張係数がαＦ／℃であり、前記液体吐出ヘッドと前記ヘッドフレームとをＴ℃で固定しており、前記制御部は、前記第１のヒータにより前記液体吐出ヘッドの温度をＴＨ℃にするようにして記録する際に、前記第２のヒータにより前記ヘッドフレームをαＦ（ＴＦ―Ｔ）＝αＨ（ＴＨ―Ｔ）を満足する温度ＴＦ℃にするように制御することを特徴とする請求項１または２に記載の記録装置。
【請求項４】
前記ヘッドフレームが熱電変換素子を用いた冷却部を備えており、前記制御部は、前記冷却部により前記ヘッドフレームの温度をＴＦ℃にするように制御することを特徴とする請求項３に記載の記録装置。
【請求項５】
前記搬送部が記録媒体を前記液体吐出ヘッドに対して搬送する搬送方向から見て、前記液体吐出ヘッドは、前記液体吐出孔群が連続するように配置されるとともに、前記ヘッドフレームは、前記搬送方向から見て前記液体吐出ヘッドのある範囲に、前記第２のヒータを連続して備えることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の記録装置。
【請求項６】
前記ヘッドフレームが平板状であるとともに、前記第２のヒータを前記ヘッドフレームの上下面に対称に備えていることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の記録装置。
【請求項７】
前記ヘッドフレームが平板状であるとともに、前記第２のヒータを前記ヘッドフレームの上下面の間に備えていることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の記録装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液滴を吐出させる液体吐出ヘッドを複数固定したヘッドフレームを記録装置本体に取り付けて画像を印刷する記録装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、インクジェットプリンタやインクジェットプロッタなどの、インクジェット記録方式を利用した印刷装置が、一般消費者向けのプリンタだけでなく、例えば電子回路の形成や液晶ディスプレイ用のカラーフィルタの製造、有機ＥＬディスプレイの製造といった工業用途にも広く利用されている。
【０００３】
このようなインクジェット方式の印刷装置には、液体を吐出させるための液体吐出ヘッドが印刷ヘッドとして搭載されている。この種の印刷ヘッドには、インクが充填されたインク流路内に加圧手段としてのヒータを備え、ヒータによりインクを加熱、沸騰させ、インク流路内に発生する気泡によってインクを加圧し、インク吐出孔より、液滴として吐出させるサーマルヘッド方式と、インクが充填されるインク流路の一部の壁を変位素子によって屈曲変位させ、機械的にインク流路内のインクを加圧し、インク吐出孔より液滴として吐出させる圧電方式が一般的に知られている。
【０００４】
また、このような液体吐出ヘッドには、記録媒体の搬送方向と直交する方向に液体吐出ヘッドを移動させつつ記録を行なうシリアル式、および記録媒体より主走査方向に長い液体吐出ヘッドを固定した状態、もしくは、複数の液体吐出ヘッドを記録範囲が記録媒体より広くなるように複数並べて固定した状態で、副走査方向に搬送されてくる記録媒体に記録を行なうライン式がある。ライン式は、シリアル式のように液体吐出ヘッドを移動させる必要がないので、高速記録が可能であるという利点を有する。
【０００５】
シリアル式、ライン式のいずれの方式の液体吐出ヘッドであっても、液滴を高い密度で印刷するには、液体吐出ヘッドに形成されている、液滴を吐出する液体吐出孔の密度を高くする必要がある。
【０００６】
そこで、液体吐出ヘッドを、マニホールドおよびマニホールドから複数の液体加圧室をそれぞれ介して繋がる液体吐出孔を有した流路部材と、前記液体加圧室をそれぞれ覆うように設けられた複数の変位素子を有するアクチュエータユニットとを積層して構成したものが知られている（例えば、特許文献１を参照。）。この液体吐出ヘッドでは、複数の液体吐出孔にそれぞれ繋がった液体加圧室がマトリックス状に配置され、それを覆うように設けられたアクチュエータユニットの変位素子を変位させることで、各液体吐出孔からインクを吐出させ、主走査方向に６００ｄｐｉの解像度で印刷が可能とされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００３−３０５８５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１に記載されているような液体吐出ヘッドを主走査方向に複数並べて、より広い範囲に印刷を行なう際には、複数の液体吐出ヘッドを高い精度で配置する必要がある。例えば、２つの液体吐出ヘッドの間の主走査方向の距離が所定の距離よりも長くなってしまった場合には、１つの液体吐出ヘッドにより印刷された画素と隣接する他の１つの液体吐出ヘッドにより印刷された画素との間が所定の画素の間隔より大きくなるため、その部分の色の濃度が薄く見えたり、印刷されていない下地が見えたりするおそれがある。その他、２つの液体吐出ヘッドの間の主走査方向の距離が短くなったり、主走査方向に直行する方向の距離が変わったり、２つの液体吐出ヘッドの成す角度が変わったりすると、いずれの場合も印刷精度が悪くなる。
【０００９】
また、そのような高い精度が要求される液体吐出ヘッドの取り付けを、記録装置本体に直接行なうと、作業が煩雑になるとともに、そもそも取り付け精度を高くするのが難しい。そこで、複数の液体吐出ヘッドをヘッドフレームに高精度に取り付け、記録装置本体には、液体吐出ヘッドが取り付けられたヘッドフレームを取り付けるという方法が考えられる。
【００１０】
さらに、液体吐出ヘッドでは、液体の吐出特性を安定化する目的で、液体吐出ヘッド内部に流れる液体の粘度を一定化するため、液体吐出ヘッドが一定の温度になるように加熱することがある。しかし、室温程度の温度で液体吐出ヘッドをヘッドフレームに高い精度で取り付けても、液体吐出ヘッドを加熱すると、ヘッドフレームの中で各液体吐出ヘッドの配置がずれ、印刷精度が悪くなる問題があった。
【００１１】
したがって、本発明の目的は、複数の液体吐出ヘッドを固定したヘッドフレームを用いた、液体吐出ヘッドを加熱しても高精度な印刷ができる記録装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の記録装置は、複数の液体吐出ヘッドおよび該複数の液体吐出ヘッドが固定されるヘッドフレームを有する記録装置本体と、記録媒体を前記液体吐出ヘッドに対して搬送する搬送部と、前記複数の液体吐出ヘッドおよび前記搬送部を制御する制御部とを有する記録装置であって、前記液体吐出ヘッドは、複数の液体吐出孔が一方方向に長く配置されている液体吐出孔群と、前記複数の液体吐出孔からそれぞれ液体を吐出させる複数の液体加圧装置と、前記液体吐出孔群の前記一方方向の端より外側に設けられている、前記液体吐出ヘッドを前記ヘッドフレームに固定する固定部と、第１のヒータとを備えており、前記ヘッドフレームは第２のヒータを備えており、前記制御部は、前記第１のヒータおよび前記第２のヒータを制御することを特徴とする。
【００１３】
また、前記液体吐出ヘッドの熱膨張係数が前記ヘッドフレームの熱膨張係数より大きい場合に、前記制御部は前記第２のヒータより前記第１のヒータの温度が低くなるように制御し、前記液体吐出ヘッドの熱膨張係数が前記ヘッドフレームの熱膨張係数より小さい場合に、前記制御部は前記第２のヒータより前記第１のヒータの温度が高くなるように制御することが好ましい。
【００１４】
さらに、前記液体吐出ヘッドの熱膨張係数がαＨ／℃であり、前記ヘッドフレームの熱膨張係数がαＦ／℃であり、前記液体吐出ヘッドと前記ヘッドフレームとをＴ℃で固定しており、前記制御部は、前記第１のヒータにより前記液体吐出ヘッドの温度をＴＨ℃にするようにして記録する際に、前記第２のヒータにより前記ヘッドフレームをαＦ（ＴＦ―Ｔ）＝αＨ（ＴＨ―Ｔ）を満足する温度ＴＦ℃にするように制御することが好ましい。
【００１５】
またさらに、前記ヘッドフレームが熱電変換素子を用いた冷却部を備えており、前記制御部は、前記冷却部により前記ヘッドフレームの温度をＴＦ℃にするように制御することが好ましい。
【００１６】
さらにまた、前記搬送部が記録媒体を前記液体吐出ヘッドに対して搬送する搬送方向から見て、前記液体吐出ヘッドは、前記液体吐出孔群が連続するように配置されるとともに、前記ヘッドフレームは、前記搬送方向から見て前記液体吐出ヘッドのある範囲に、前記第２のヒータを連続して備えることが好ましい。
【００１７】
またさらに、前記ヘッドフレームが平板状であるとともに、前記第２のヒータを前記ヘッドフレームの上下面に対称に備えていることが好ましい。
【００１８】
本発明の記録装置は、前記ヘッドフレームが平板状であるとともに、前記第２のヒータを前記ヘッドフレームの上下面の間に備えていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の記録装置によれば、複数の液体吐出ヘッドおよび該複数の液体吐出ヘッドが固定されるヘッドフレームを有する記録装置本体と、記録媒体を前記液体吐出ヘッドに対して搬送する搬送部と、前記複数の液体吐出ヘッドおよび前記搬送部を制御する制御部とを有する記録装置であって、前記液体吐出ヘッドは、複数の液体吐出孔が一方方向に長く配置されている液体吐出孔群と、前記複数の液体吐出孔からそれぞれ液体を吐出させる複数の液体加圧装置と、前記液体吐出孔群の前記一方方向の端より外側に設けられている、前記液体吐出ヘッドを前記ヘッドフレームに固定する固定部と、第１のヒータとを備えており、前記ヘッドフレームは第２のヒータを備えており、前記制御部は、前記第１のヒータおよび前記第２のヒータを制御することにより、前記ヘッドフレームの熱膨張による伸びと前記液体吐出ヘッドの熱膨張による伸びを別々に制御できるため、前記液体吐出ヘッドを印刷に適した温度に保ちながら、前記液体吐出ヘッド間の位置精度を保つことができる。
【００２０】
また、前記液体吐出ヘッドの熱膨張係数が前記ヘッドフレームの熱膨張係数より大きい場合に、前記制御部は前記第２のヒータより前記第１のヒータの温度が低くなるように制御し、前記液体吐出ヘッドの熱膨張係数が前記ヘッドフレームの熱膨張係数より小さい場合に、前記制御部は前記第２のヒータより前記第１のヒータの温度が高くなるように制御する。このようにする場合、室温程度で前記ヘッドフレームに前記液体吐出ヘッドを固定した後に、前記第１のヒータにより、前記液体吐出ヘッドを印刷に適した温度に保ちながら、前記第２のヒータより前記ヘッドフレームの熱膨張による伸びを、前記液体吐出ヘッドの熱膨張による伸びに近くすることができるため、前記液体吐出ヘッド間の位置精度を保つことができる。
【００２１】
さらに、前記液体吐出ヘッドの熱膨張係数がαＨ／℃であり、前記ヘッドフレームの熱膨張係数がαＦ／℃であり、前記液体吐出ヘッドと前記ヘッドフレームとをＴ℃で固定しており、前記制御部は、前記第１のヒータにより前記液体吐出ヘッドの温度をＴＨ℃にするようにして記録する際に、前記第２のヒータにより前記ヘッドフレームをαＦ（ＴＦ―Ｔ）＝αＨ（ＴＨ―Ｔ）を満足する温度ＴＦ℃にするように制御する場合、前記ヘッドフレームの熱膨張による伸びと前記液体吐出ヘッドの熱膨張による伸びとが、ほぼ等しくなるように温度を制御できるため、前記液体吐出ヘッド間の位置精度をより保つことができ、前記液体吐出ヘッド間の位置精度をより保つことができる。
【００２２】
またさらに、前記ヘッドフレームが熱電変換素子を用いた冷却部を備えており、前記制御部は、前記冷却部により前記ヘッドフレームの温度をＴＦ℃にするように制御する場合、前記第２のヒータにより加熱が行なわれていなくても、前記液体吐出ヘッドから伝わる熱により、前記ヘッドフレームの温度がＴＦ℃以上になってしまう場合であっても、冷却部により前記ヘッドフレームを冷却することにより、前記ヘッドフレームの温度をＴＦ℃に制御することができ、前記液体吐出ヘッド間の位置精度をより保つことができる。
【００２３】
さらにまた、前記搬送部が記録媒体を前記液体吐出ヘッドに対して搬送する搬送方向から見て、前記液体吐出ヘッドは、前記液体吐出孔群が連続するように配置されるとともに、前記ヘッドフレームは、前記搬送方向から見て前記液体吐出ヘッドのある範囲に、前記第２のヒータを連続して備える場合、記録媒体に液滴を吐出する記液体吐出ヘッドのある範囲のヘッドフレーム内での温度の差を少なくでき、前記液体吐出ヘッド間の位置精度をより保つことができる。
【００２４】
またさらに、前記ヘッドフレームが平板状であるとともに、前記第２のヒータを前記ヘッドフレームの上下面に対称に備えている場合、平板状の前記ヘッドフレームが上面と下面との温度差によりたわむことが抑制できるため、前記液体吐出ヘッド間の位置精度をより保つことができる。
【００２５】
さらにまた、前記ヘッドフレームが平板状であるとともに、前記第２のヒータを前記ヘッドフレームの上下面の間に備えている場合、平板状の前記ヘッドフレームが上面と下面との温度差によりたわむことが抑制できるため、前記液体吐出ヘッド間の位置精度をより保つことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の一実施の形態に係る記録装置であるプリンタの概略構成図である。
【図２】図１の液体吐出ヘッドを構成するヘッド本体を示す平面図である。
【図３】図２の一点鎖線に囲まれた領域の拡大図である。
【図４】図２の一点鎖線に囲まれた領域の拡大図であり、説明のため一部の流路を省略した図である。
【図５】図３のＶ−Ｖ線に沿った縦断面図である。
【図６】本発明の一実施の形態におけるヘッドフレームへの液体吐出ヘッドの固定方法を示した模式図である。
【図７】（ａ）は本発明の一実施の形態におけるヘッドフレームの平面図であり、（ｂ）は側面図である。（ｃ）は本発明の他の一実施の形態におけるヘッドフレームの平面図であり、（ｄ）は側面図である。（ｅ）は本発明の他の一実施の形態におけるヘッドフレームの平面図であり、（ｆ）は側面図である。
【図８】（ａ）は本発明の他の一実施の形態におけるヘッドフレームの平面図であり、（ｂ）は側面図である。（ｃ）は本発明の他の一実施の形態におけるヘッドフレームの平面図であり、（ｄ）は側面図である。（ｅ）は本発明の他の一実施の形態におけるヘッドフレームの平面図であり、（ｆ）は側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
図１は、本発明の一実施形態による液体吐出ヘッドを含む記録装置であるカラーインクジェットプリンタの概略構成図である。このカラーインクジェットプリンタ１（以下、プリンタ１とする）は、１６個の液体吐出ヘッド２を有している。図１には、８つの液体吐出ヘッド２が示されているが、図１の手前から奥へ向かう方向に２つの液体吐出ヘッド２が並んでおり、４つの液体吐出ヘッド２が１つのヘッドフレーム６０に固定されている。そして、４つのヘッドフレーム６０が、印刷用紙Ｐの搬送方向に沿って並べられ、プリンタ１に固定されている。  液体吐出ヘッド２は、図示しない第１のヒータを備えており、その内部の液体の温度を一定に保ち液体の吐出特性を安定化させている。ヘッドフレーム６０は図示しない第２のヒータを備えており、ヘッドフレーム６０を加熱することにより、液体吐出ヘッド２の位置の変動を少なくしている。
【００２８】
プリンタ１には、印刷用紙Ｐの搬送経路に沿って、給紙ユニット１１４、搬送ユニット１２０および紙受け部１１６が順に設けられている。また、プリンタ１には、第１のヒータを含む液体吐出ヘッド２、第２のヒータや給紙ユニット１１４などのプリンタ１の各部における動作を制御するための制御部１００が設けられている。
【００２９】
給紙ユニット１１４は、複数枚の印刷用紙Ｐを収容することができる用紙収容ケース１１５と、給紙ローラ１４５とを有している。給紙ローラ１４５は、用紙収容ケース１１５に積層して収容された印刷用紙Ｐのうち、最も上にある印刷用紙Ｐを１枚ずつ送り出すことができる。
【００３０】
給紙ユニット１１４と搬送ユニット１２０との間には、印刷用紙Ｐの搬送経路に沿って、二対の送りローラ１１８ａおよび１１８ｂ、ならびに、１１９ａおよび１１９ｂが配置されている。給紙ユニット１１４から送り出された印刷用紙Ｐは、これらの送りローラによってガイドされて、さらに搬送ユニット１２０へと送り出される。
【００３１】
搬送ユニット１２０は、エンドレスの搬送ベルト１１１と２つのベルトローラ１０６および１０７を有している。搬送ベルト１１１は、ベルトローラ１０６および１０７に巻き掛けられている。搬送ベルト１１１は、２つのベルトローラに巻き掛けられたとき所定の張力で張られるような長さに調整されている。これによって、搬送ベルト１１１は、２つのベルトローラの共通接線をそれぞれ含む互いに平行な２つの平面に沿って、弛むことなく張られている。これら２つの平面のうち、液体吐出ヘッド２に近い方の平面が、印刷用紙Ｐを搬送する搬送面１２７である。
【００３２】
ベルトローラ１０６には、図１に示されるように、搬送モータ１７４が接続されている。搬送モータ１７４は、ベルトローラ１０６を矢印Ａの方向に回転させることができる。また、ベルトローラ１０７は、搬送ベルト１１１に連動して回転することができる。したがって、搬送モータ１７４を駆動してベルトローラ１０６を回転させることにより、搬送ベルト１１１は、矢印Ａの方向に沿って移動する。
【００３３】
ベルトローラ１０７の近傍には、ニップローラ１３８とニップ受けローラ１３９とが、搬送ベルト１１１を挟むように配置されている。ニップローラ１３８は、図示しないバネによって下方に付勢されている。ニップローラ１３８の下方のニップ受けローラ１３９は、下方に付勢されたニップローラ１３８を、搬送ベルト１１１を介して受け止めている。２つのニップローラは回転可能に設置されており、搬送ベルト１１１に連動して回転する。
【００３４】
給紙ユニット１１４から搬送ユニット１２０へと送り出された印刷用紙Ｐは、ニップローラ１３８と搬送ベルト１１１との間に挟み込まれる。これによって、印刷用紙Ｐは、搬送ベルト１１１の搬送面１２７に押し付けられ、搬送面１２７上に固着する。そして、印刷用紙Ｐは、搬送ベルト１１１の回転に従って、液体吐出ヘッド２が設置されている方向へと搬送される。なお、搬送ベルト１１１の外周面１１３に粘着性のシリコンゴムによる処理を施してもよい。これにより、印刷用紙Ｐを搬送面１２７に確実に固着させることができる。
【００３５】
１６個の液体吐出ヘッド２は、搬送ベルト１１１による搬送方向に沿って互いに近接して配置されている。各液体吐出ヘッド２は、下端にヘッド本体１３を有している。ヘッド本体１３の下面には、液体を吐出する多数の液体吐出孔８が設けられている（図３参照）。
【００３６】
１つの液体吐出ヘッド２に設けられた液体吐出孔８からは、同じ色の液滴（インク）が吐出されるようになっている。各液体吐出ヘッド２の液体吐出孔８は一方方向（印刷用紙Ｐと平行で印刷用紙Ｐ搬送方向に直交する方向であり、液体吐出ヘッド２の長手方向）に等間隔で配置されており、さらに１つのヘッドフレーム６０に固定されている４つの液体吐出ヘッド２は、液体吐出孔８が前記一方方向に等間隔になるように配置されているため、４つの液体吐出ヘッド２により、一方方向に隙間なく印刷することができる。これは、別の言い方をすれば、液体吐出ヘッド２の備える液体吐出孔８からなる液体吐出孔群７が、搬送方向から見た場合、液体吐出孔群７が連続した状態になるように液体吐出ヘッド２が配置されるということである。
【００３７】
各液体吐出ヘッド２から吐出される液体の色は、１つのヘッドフレーム６０に固定されている４つの液体吐出ヘッド２では同じになっており、それぞれ、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）およびブラック（Ｋ）である。各液体吐出ヘッド２は、ヘッド本体１３の下面と搬送ベルト１１１の搬送面１２７との間にわずかな隙間をおいて配置されている。
【００３８】
搬送ベルト１１１によって搬送された印刷用紙Ｐは、液体吐出ヘッド２と搬送ベルト１１１との間の隙間を通過する。その際に、液体吐出ヘッド２を構成するヘッド本体１３から印刷用紙Ｐの上面に向けて液滴が吐出される。これによって、印刷用紙Ｐの上面には、制御部１００によって記憶された画像データに基づくカラー画像が形成される。
【００３９】
搬送ユニット１２０と紙受け部１１６との間には、剥離プレート１４０と二対の送りローラ１２１ａおよび１２１ｂならびに１２２ａおよび１２２ｂとが配置されている。カラー画像が印刷された印刷用紙Ｐは、搬送ベルト１１１によって剥離プレート１４０へと搬送される。このとき、印刷用紙Ｐは、剥離プレート１４０の右端によって、搬送面１２７から剥離される。そして、印刷用紙Ｐは、送りローラ１２１ａ〜１２２ｂによって、紙受け部１１６に送り出される。このように、印刷済みの印刷用紙Ｐが順次紙受け部１１６に送られ、紙受け部１１６に重ねられる。
【００４０】
なお、印刷用紙Ｐの搬送方向について最も上流側にある液体吐出ヘッド２とニップローラ１３８との間には、紙面センサ１３３が設置されている。紙面センサ１３３は、発光素子および受光素子によって構成され、搬送経路上の印刷用紙Ｐの先端位置を検出することができる。紙面センサ１３３による検出結果は制御部１００に送られる。制御部１００は、紙面センサ１３３から送られた検出結果により、印刷用紙Ｐの搬送と画像の印刷とが同期するように、液体吐出ヘッド２や搬送モータ１７４等を制御することができる。
【００４１】
次に本発明の液体吐出ヘッドを構成するヘッド本体１３について説明する。図２は、図１に示されたヘッド本体１３を示す上面図である。図３は、図２の一点鎖線で囲まれた領域の拡大上面図であり、ヘッド本体１３の一部である。図４は、図３と同じ位置の拡大透視図で、液体吐出孔８の位置が分かりやすいように、一部の流路を省略して描いている。なお、図３および図４において、図面を分かりやすくするために、圧電アクチュエータユニット２１の下方にあって破線で描くべき液体加圧室１０（液体加圧室群９）、しぼり１２および液体吐出孔８を実線で描いている。図５は図３のＶ−Ｖ線に沿った縦断面図である。
【００４２】
ヘッド本体１３は、平板状の流路部材４と、流路部材４上に、アクチュエータユニットである圧電アクチュエータユニット２１とを有している。圧電アクチュエータユニット２１は台形形状を有しており、その台形の１対の平行対向辺が流路部材４の長手方向に平行になるように流路部材４の上面に配置されている。また、流路部材４の長手方向に平行な２本の仮想直線のそれぞれに沿って２つずつ、つまり合計４つの圧電アクチュエータユニット２１が、全体として千鳥状に流路部材４上に配列されている。流路部材４上で隣接し合う圧電アクチュエータユニット２１の斜辺同士は、流路部材４の短手方向について部分的にオーバーラップしている。このオーバーラップしている部分の圧電アクチェータユニット２１を駆動することにより印刷される領域では、２つの圧電アクチュエータユニット２１により吐出された液滴が混在して着弾することになる。
【００４３】
流路部材４の内部には液体流路の一部であるマニホールド５が形成されている。マニホールド５は流路部材４の長手方向に沿って延び細長い形状を有しており、流路部材４の上面にはマニホールド５の開口５ｂが形成されている。開口５ｂは、流路部材４の長手方向に平行な２本の直線（仮想線）のそれぞれに沿って５個ずつ、合計１０個形成されている。開口５ｂは、４つの圧電アクチュエータユニット２１が配置された領域を避ける位置に形成されている。マニホールド５には開口５ｂを通じて図示されていない液体タンクから液体が供給されるようになっている。
【００４４】
流路部材４内に形成されたマニホールド５は、複数本に分岐している（分岐した部分のマニホールド５を副マニホールド５ａということがある）。開口５ｂに繋がるマニホールド５は、圧電アクチュエータユニット２１の斜辺に沿うように延在しており、流路部材４の長手方向と交差して配置されている。２つの圧電アクチュエータユニット２１に挟まれた領域では、１つのマニホールド５が、隣接する圧電アクチュエータユニット２１に共有されており、副マニホールド５ａがマニホールド５の両側から分岐している。これらの副マニホールド５ａは、流路部材４の内部の各圧電アクチュエータユニット２１に対向する領域に互いに隣接してヘッド本体１３の長手方向に延在している。
【００４５】
流路部材４は、複数の液体加圧室１０がマトリクス状（すなわち、２次元的かつ規則的）に形成されている４つの液体加圧室群９を有している。液体加圧室１０は、角部にアールが施されたほぼ菱形の平面形状を有する中空の領域である。液体加圧室１０は流路部材４の上面に開口するように形成されている。これらの液体加圧室１０は、流路部材４の上面における圧電アクチュエータユニット２１に対向する領域のほぼ全面にわたって配列されている。したがって、これらの液体加圧室１０によって形成された各液体加圧室群９は圧電アクチュエータユニット２１とほぼ同一の大きさおよび形状の領域を占有している。また、各液体加圧室１０の開口は、流路部材４の上面に圧電アクチュエータユニット２１が接着されることで閉塞されている。
【００４６】
本実施形態では、図３に示されているように、マニホールド５は、流路部材４の短手方向に互いに平行に並んだ４列のＥ１〜Ｅ４の副マニホールド５ａに分岐し、各副マニホールド５ａに繋がった液体加圧室１０は、等間隔に流路部材４の長手方向に並ぶ液体加圧室１０の列を構成し、その列は、短手方向に互いに平行に４列配列されている。副マニホールド５ａに繋がった液体加圧室１０の並ぶ列は副マニホールド５ａの両側に２列ずつ配列されている。
【００４７】
全体では、マニホールド５から繋がる液体加圧室１０は、等間隔に流路部材４の長手方向に並ぶ液体加圧室１０の列を構成し、その列は、短手方向に互いに平行に１６列配列されている。各液体加圧室列に含まれる液体加圧室１０の数は、アクチュエータである変位素子５０の外形形状に対応して、その長辺側から短辺側に向かって次第に少なくなるように配置されている。液体吐出孔８もこれと同様に配置されている。これによって、全体として長手方向に６００ｄｐｉの解像度で画像形成が可能となっている。すなわち、各副マニホールド５ａには平均すれば１５０ｄｐｉに相当する間隔で個別流路３２が接続されている。これは、６００ｄｐｉ分の液体吐出孔８を４つ列の副マニホールド５ａに分けて繋ぐ設計をする際に、各副マニホールド５ａに繋がる個別流路３２が等しい間隔で繋がるとは限らないため、マニホールド５ａの延在方向、すなわち主走査方向に平均１７０μｍ（１５０ｄｐｉならば２５．４ｍｍ／１５０＝１６９μｍ間隔である）以下の間隔で個別流路３２が形成されているということである。
【００４８】
圧電アクチュエータユニット２１の上面における各液体加圧室１０に対向する位置には後述する個別電極３５がそれぞれ形成されている。個別電極３５は液体加圧室１０より一回り小さく、液体加圧室１０とほぼ相似な形状を有しており、圧電アクチュエータユニット２１の上面における液体加圧室１０と対向する領域内に収まるように配置されている。
【００４９】
流路部材４の下面の液体吐出面には多数の液体吐出孔８が形成されている。これらの液体吐出孔８は、流路部材４の下面側に配置された副マニホールド５ａと対向する領域を避けた位置に配置されている。また、これらの液体吐出孔８は、流路部材４の下面側における圧電アクチュエータユニット２１と対向する領域内に配置されている。これらの液体吐出孔群７は圧電アクチュエータユニット２１とほぼ同一の大きさおよび形状の領域を占有しており、対応する圧電アクチュエータユニット２１の変位素子５０を変位させることにより液体吐出孔８から液滴が吐出できる。液体吐出孔８の配置については後で詳述する。そして、それぞれの領域内の液体吐出孔８は、流路部材４の長手方向に平行な複数の直線に沿って等間隔に配列されている。
【００５０】
ヘッド本体１３に含まれる流路部材４は、複数のプレートが積層された積層構造を有している。これらのプレートは、流路部材４の上面から順に、キャビティプレート２２、ベースプレート２３、アパーチャ（しぼり）プレート２４、サプライプレート２５、２６、マニホールドプレート２７、２８、２９、カバープレート３０およびノズルプレート３１である。これらのプレートには多数の孔が形成されている。各プレートは、これらの孔が互いに連通して個別流路３２および副マニホールド５ａを構成するように、位置合わせして積層されている。ヘッド本体１３は、図５に示されているように、液体加圧室１０は流路部材４の上面に、副マニホールド５ａは内部の下面側に、液体吐出孔８は下面にと、個別流路３２を構成する各部分が異なる位置に互いに近接して配設され、液体加圧室１０を介して副マニホールド５ａと液体吐出孔８とが繋がる構成を有している。
【００５１】
各プレートに形成された孔について説明する。これらの孔には、次のようなものがある。第１に、キャビティプレート２２に形成された液体加圧室１０である。第２に、液体加圧室１０の一端から副マニホールド５ａへと繋がる流路を構成する連通孔である。この連通孔は、ベースプレート２３（詳細には液体加圧室１０の入り口）からサプライプレート２５（詳細には副マニホールド５ａの出口）までの各プレートに形成されている。なお、この連通孔には、アパーチャプレート２４に形成されたしぼり１２と、サプライプレート２５、２６に形成された個別供給流路６とが含まれている。
【００５２】
第３に、液体加圧室１０の他端から液体吐出孔８へと連通する流路を構成する連通孔であり、この連通孔は、以下の記載においてディセンダ（部分流路）と呼称される。ディセンダは、ベースプレート２３（詳細には液体加圧室１０の出口）からノズルプレート３１（詳細には液体吐出孔８）までの各プレートに形成されている。第４に、副マニホールド５ａを構成する連通孔である。この連通孔は、マニホールドプレート２７〜３０に形成されている。
【００５３】
このような連通孔が相互に繋がり、副マニホールド５ａからの液体の流入口（副マニホールド５ａの出口）から液体吐出孔８に至る個別流路３２を構成している。副マニホールド５ａに供給された液体は、以下の経路で液体吐出孔８から吐出される。まず、副マニホールド５ａから上方向に向かって、個別供給流路６を通り、しぼり１２の一端部に至る。次に、しぼり１２の延在方向に沿って水平に進み、しぼり１２の他端部に至る。そこから上方に向かって、液体加圧室１０の一端部に至る。さらに、液体加圧室１０の延在方向に沿って水平に進み、液体加圧室１０の他端部に至る。そこから少しずつ水平方向に移動しながら、主に下方に向かい、下面に開口した液体吐出孔８へと進む。
【００５４】
圧電アクチュエータユニット２１は、図５に示されるように、２枚の圧電セラミック層２１ａ、２１ｂからなる積層構造を有している。これらの圧電セラミック層２１ａ、２１ｂはそれぞれ２０μｍ程度の厚さを有している。圧電アクチュエータユニット２１全体の厚さは４０μｍ程度である。圧電セラミック層２１ａ、２１ｂのいずれの層も複数の液体加圧室１０を跨ぐように延在している（図３参照）。これらの圧電セラミック層２１ａ、２１ｂは、強誘電性を有するチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）系のセラミックス材料からなる。
【００５５】
圧電アクチュエータユニット２１と流路部材４との接着は、例えば接着層を介して行なう。接着層としては、圧電アクチュエータユニット２１や流路部材４への影響を及ぼさないために、熱硬化温度が１００〜１５０℃のエポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂の群から選ばれる少なくとも１種の熱硬化性樹脂の接着剤が用いられる。熱硬化性樹脂の接着剤を用いるのは、常温硬化の接着剤では、耐インク性が十分確保されないおそれがあるためである。このため、圧電アクチュエータユニット２１には、熱硬化温度から室温まで冷却されることにより、流路部材４と圧電アクチュエータユニット２１との熱膨張係数の差により発生する応力が加わった状態になる。応力が大きい場合、圧電アクチュエータユニット２１が壊れてしまうおそれがあり、また、応力が圧電アクチュエータユニット２１を壊してしまうほど高くなくても、加わっている応力により圧電アクチュエータユニット２１の特性が変動する。具体的には、圧縮応力が加わった状態では、圧電定数が低くなるが、駆動を非常に長い時間にわたって繰り返した際に変位量が低下する駆動劣化という現象の影響は小さくなる。逆に、引張り応力が加わった状態ででは、圧電定数が高くなるが、駆動劣化の影響は大きくなる。いずれにしても、流路部材４と圧電アクチュエータユニット２１との熱膨張係数の差は、少なくする必要があり、長期間使用しても吐出特性の変動が大きくならないように、駆動劣化の影響の小さい圧縮応力が弱く加わった状態にするのが好ましい。そこで、圧電アクチュエータユニット２１にＰＺＴ系のセラミックスを用いる場合には、流路部材４の材料としては４２アロイを用いるのが好ましい。
【００５６】
液体吐出ヘッド２が備える第１のヒータは、平面視したとき圧電アクチュエータユニット２１と同形状のものを圧電アクチュエータユニット２１の上、あるいは圧電アクチュエータユニット２１の上のＦＰＣの上に取り付けたり、マニホールドの開口５ｂに入る前の液体をフィルタリングするなどする別の流路に取り付けたりできる。第１のヒータとしては、フィルムヒータやセラミックヒータなど種々のものが使用できる。
【００５７】
圧電アクチュエータユニット２１は、Ａｇ−Ｐｄ系などの金属材料からなる共通電極３４およびとＡｕ系などの金属材料からなる個別電極３５を有している。個別電極３５は上述のように圧電アクチュエータユニット２１の上面における液体加圧室１０と対向する位置に配置されている。個別電極３５の一端は、液体加圧室１０と対向する領域外に引き出されて接続電極３６が形成されている。この接続電極３６は例えばガラスフリットを含む金からなり、厚さが１５μｍ程度で凸状に形成されている。また、接続電極３６は、図示されていないＦＰＣ（Flexible Printed Circuit）に設けられた電極と電気的に接合されている。詳細は後述するが、個別電極３５には、制御部１００からＦＰＣを通じて駆動信号が供給される。駆動信号は、印刷媒体Ｐの搬送速度と同期して一定の周期で供給される。
【００５８】
共通電極３４は、圧電セラミック層２１ａと圧電セラミック層２１ｂとの間の領域に面方向のほぼ全面にわたって形成されている。すなわち、共通電極３４は、圧電アクチュエータユニット２１に対向する領域内の全ての液体加圧室１０を覆うように延在している。共通電極３４の厚さは２μｍ程度である。共通電極３４は図示しない領域において接地され、グランド電位に保持されている。本実施形態では、圧電セラミック層２１ｂ上において、個別電極３５からなる電極群を避ける位置に個別電極３５とは異なる表面電極（不図示）が形成されている。表面電極は、圧電セラミック層２１ｂの内部に形成されたスルーホールを介して共通電極３４と電気的に接続されているとともに、多数の個別電極３５と同様に、ＦＰＣ上の別の電極と接続されている。
【００５９】
図５に示されるように、共通電極３４と個別電極３５とは、最上層の圧電セラミック層２１ｂのみを挟むように配置されている。圧電セラミック層２１ｂにおける個別電極３５と共通電極３４とに挟まれた領域は活性部と呼称され、その部分の圧電セラミックスには分極が施されている。本実施形態の圧電アクチュエータユニット２１においては、最上層の圧電セラミック層２１ｂのみが活性部を含んでおり、圧電セラミック２１ａは活性部を含んでおらず、振動板として働く。この圧電アクチュエータユニット２１はいわゆるユニモルフタイプの構成を有している。
【００６０】
なお、後述のように、個別電極３５に選択的に所定の駆動信号が供給されることにより、この個別電極３５に対応する液体加圧室１０内の液体に圧力が加えられる。これによって、個別流路３２を通じて、対応する液体吐出口８から液滴が吐出される。すなわち、圧電アクチュエータユニット２１における各液体加圧室１０に対向する部分は、各液体加圧室１０および液体吐出口８に対応する個別の変位素子５０（アクチュエータ）に相当する。つまり、２枚の圧電セラミック層からなる積層体中には、図５に示されているような構造を単位構造とする変位素子５０が液体加圧室１０毎に、液体加圧室１０の直上に位置する振動板２１ａ、共通電極３４、圧電セラミック層２１ｂ、個別電極３５により作り込まれており、圧電アクチュエータユニット２１には変位素子５０が複数含まれている。なお、本実施形態において１回の吐出動作によって液体吐出口８から吐出される液体の量は５〜７ｐＬ（ピコリットル）程度である。
【００６１】
多数の個別電極３５は、個別に電位を制御することができるように、それぞれがＦＰＣ上のコンタクトおよび配線を介して、個別にアクチュエータ制御手段に電気的に接続されている。
【００６２】
本実施形態における圧電アクチュエータユニット２１においては、個別電極３５を共通電極３４と異なる電位にして圧電セラミック層２１ｂに対してその分極方向に電界を印加したとき、この電界が印加された部分が、圧電効果により歪む活性部として働く。この時圧電セラミック層２１ｂは、その厚み方向すなわち積層方向に伸長または収縮し、圧電横効果により積層方向と垂直な方向すなわち面方向には収縮または伸長しようとする。一方、残りの圧電セラミック層２１ａは、個別電極３５と共通電極３４とに挟まれた領域を持たない非活性層であるので、自発的に変形しない。つまり、圧電アクチュエータユニット２１は、上側（つまり、液体加圧室１０とは離れた側）の圧電セラミック層２１ｂを、活性部を含む層とし、かつ下側（つまり、液体加圧室１０に近い側）の圧電セラミック層２１ａを非活性層とした、いわゆるユニモルフタイプの構成となっている。
【００６３】
この構成において、電界と分極とが同方向となるように、アクチュエータ制御部により個別電極３５を共通電極３４に対して正または負の所定電位とすると、圧電セラミック層２１ｂの電極に挟まれた部分（活性部）が、面方向に収縮する。一方、非活性層の圧電セラミック層２１ａは電界の影響を受けないため、自発的には縮むことがなく活性部の変形を規制しようとする。この結果、圧電セラミック層２１ｂと圧電セラミック層２１ａとの間で分極方向への歪みに差が生じて、圧電セラミック層２１ｂは液体加圧室１０側へ凸となるように変形（ユニモルフ変形）する。
【００６４】
本実施の形態における実際の駆動手順は、あらかじめ個別電極３５を共通電極３４より高い電位（以下高電位と称す）にしておき、吐出要求がある毎に個別電極３５を共通電極３４と一旦同じ電位（以下低電位と称す）とし、その後所定のタイミングで再び高電位とする。これにより、個別電極３５が低電位になるタイミングで、圧電セラミック層２１ａ、ｂが元の形状に戻り、液体加圧室１０の容積が初期状態（両電極の電位が異なる状態）と比較して増加する。このとき、液体加圧室１０内に負圧が与えられ、液体がマニホールド５側から液体加圧室１０内に吸い込まれる。その後再び個別電極３５を高電位にしたタイミングで、圧電セラミック層２１ａ、ｂが液体加圧室１０側へ凸となるように変形し、液体加圧室１０の容積減少により液体加圧室１０内の圧力が正圧となり液体への圧力が上昇し、液滴が吐出される。つまり、液滴を吐出させるため、高電位を基準とするパルスを含む駆動信号を個別電極３５に供給することになる。このパルス幅は、液体加圧室１０内において圧力波がマニホールド５から液体吐出孔８まで伝播する時間長さであるＡＬ（Acoustic Length）が理想的である。これによると、液体加圧室１０内部が負圧状態から正圧状態に反転するときに両者の圧力が合わさり、より強い圧力で液滴を吐出させることができる。
【００６５】
また、階調印刷においては、液体吐出孔８から連続して吐出される液滴の数、つまり液滴吐出回数で調整される液滴量（体積）で階調表現が行なわれる。このため、指定された階調表現に対応する回数の液滴吐出を、指定されたドット領域に対応する液体吐出孔８から連続して行なう。一般に、液体吐出を連続して行なう場合は、液滴を吐出させるために供給するパルスとパルスとの間隔をＡＬとすることが好ましい。これにより、先に吐出された液滴を吐出させるときに発生した圧力の残余圧力波と、後に吐出させる液滴を吐出させるときに発生する圧力の圧力波との周期が一致し、これらが重畳して液滴を吐出するための圧力を増幅させることができる。
【００６６】
このようなプリンタ１では、印刷用紙Ｐの搬送速度および駆動信号に周期を調整することにより、解像度が長手方向に６００ｄｐｉ、搬送方向に６００ｄｐｉの画像を記録することができる。例えば、駆動信号を周波数２０ｋＨｚとし搬送速度を０．８３ｍ／秒とすれは、吐出した液滴を印刷用紙Ｐに搬送方向に約４２μｍ毎に着弾させることができ、搬送方向の解像度は６００ｄｐｉとなる。
【００６７】
ここでさらに、図７（ａ）のヘッドフレーム６０の平面図、およびその側面図である図７（ｂ）を用いてヘッドフレーム６０の詳細を説明する。図７（ｂ）は、図７（ａ）における下側から見た側面図であるが、複雑になるため、図７（ｂ）の奥側の液体吐出ヘッド２や第２のヒータ７２などは省略してある。
【００６８】
本発明の記録装置は、複数の液体吐出ヘッド２をヘッドフレーム６０に固定して、ヘッドフレーム６０を記録装置に取り付ける構造である。このような構造にすることにより、記録装置本体に、直接、複数の液体吐出ヘッド２を固定する場合に比べて、作業効率が上がる。また、例えば、精密な大型の測定装置を用いてヘッドフレーム６０に液体吐出ヘッド２を位置決めすることもできるため、高い位置精度で取り付けることができる。
【００６９】
ヘッドクレーム６０は、開口６５を備えており、開口６５に液体吐出ヘッド２が入れられ、その両端にある固定部５２で固定される。また、第２のヒータ７２を備えている。さらに、ヘッドフレームの記録装置への取り付け部６７を備えており、これで記録装置本体に取り付けられる。なお、液体吐出ヘッド２の有する液体吐出孔群７は、図７（ａ）における搬送方向である図の上下方向から見た場合、液体吐出孔群７の長手方向である一方方向に連続するように、液体吐出ヘッド２が配置されている。また、液体吐出ヘッド２とヘッドクレーム６０とを固定する固定部５２は、液体吐出孔群７の一方方向より外側で、かつ液体吐出孔群７の前記一方方向に直交する方向においては、液体吐出孔群７の存在する範囲内に設けてある。
【００７０】
液体吐出ヘッド２の熱膨張係数は体積の大部分を占めるとともに構造部材である流路部材４に近いものとなることが多く、その熱膨張係数は、圧電アクチュエータ２１にある程度合わせられることが多い。さらに、ヘッドフレーム６０は、強度やコストからさまざまなＳＵＳなどの金属材料から選ばれたものが使われことが多いが、異なる種類の液体吐出ヘッド２を使用することも考えられるため、液体吐出ヘッド２とは異なる熱膨張係数を有していることが多い。
【００７１】
さらに、固定を行なう環境は室温（２５℃）程度であることが多く、液体吐出ヘッド２では、液体の吐出特性を安定化する目的で、液体吐出ヘッド２内部に流れる液体の粘度を一定化するため、液体吐出ヘッド２が一定の温度になるように第１のヒータで加熱している。この熱の一部はヘッドフレーム６０に伝わりヘッドフレーム６０の温度を上げることになる。第２のヒータ７２を用いない場合、液体吐出ヘッド２の熱膨張による伸びとヘッドフレーム６０の熱膨張による伸びとは大きく異なり、これにより、液体吐出ヘッド２の取り付け位置が、室温の場合の位置からずれる。そして、吐出された液滴の着弾する位置がずれることにより、印刷精度が悪くなる。
【００７２】
そこで、第２のヒータ７２を用いて、液体吐出ヘッド２の温度とヘッドフレーム６０の温度を別々に制御すれば、液体吐出ヘッド２の位置の関係を、室温の位置に近い状態に保つことができる。すなわち、液体吐出ヘッド２の熱膨張係数がヘッドフレーム６０の熱膨張係数より大きい場合には、第２のヒータ７２より第１のヒータの温度が低くなるように制御し、液体吐出ヘッド２の熱膨張係数がヘッドフレーム６０の熱膨張係数より小さい場合には、第２のヒータ７２より第１のヒータの温度が高くなるように制御することにより、ヘッドフレーム６０の熱膨張による伸びを、液体吐出ヘッドの熱膨張による伸びに近づけることができ、液体吐出ヘッド２の位置精度を室温の位置に近い状態に保つことができる。なお、第２のヒータ７２としては、フィルムヒータやセラミックヒータなど種々のものが使用できる。
【００７３】
より具体的には、液体吐出ヘッド２の熱膨張係数がαＨ／℃であり、ヘッドフレーム６０の熱膨張係数がαＦ／℃であり、液体吐出ヘッド２と前記ヘッドフレーム６０とをＴ℃で固定し、第１のヒータにより液体吐出ヘッド２の温度をＴＨ℃にするようにして記録する際に、第２のヒータ７２によりヘッドフレーム６０をαＦ（ＴＦ―Ｔ）＝αＨ（ＴＨ―Ｔ）を満足する温度ＴＦ℃にするように制御することにより、ヘッドフレーム６０の熱膨張による伸びと液体吐出ヘッドの熱膨張による伸びとをほぼ等しくでき、液体吐出ヘッド２の位置精度を、室温の位置に近い状態に保つことができる。なお、熱膨張経緯数や温度の数値は、あらかじめ制御部に記憶させておいて制御させたり、印刷を始める前に入力して設定することにより制御させたりできる。
【００７４】
この際、液体吐出ヘッド２をヘッドフレーム６０に固定する固定部５２が液体吐出孔群７の一方方向の端より外側に設けられていることにより、液体吐出孔群７は自由に熱膨張できる余地が少なくなっている。このようにすることにより、環境温度の変動などにより、ヘッドフレーム６０の熱膨張による伸びと液体吐出ヘッドの熱膨張による伸びとに差が生じても、１つの液体吐出ヘッド２の液体吐出孔群７の端は、隣接する液体吐出ヘッド２の液体吐出孔群７の端との位置がずれにくくなり、印刷精度がよくなる。
【００７５】
また、液体吐出ヘッド２とヘッドフレーム６０とは断熱材を介して固定されている場合には、液体吐出ヘッド２とヘッドフレーム６０と境界付近において、相互の異なる温度が他方に伝わり難くなり、温度差を一定に保ち易い。
【００７６】
なお、上述のように液体吐出ヘッド２の熱膨張係数は、ＰＺＴなどの圧電セラミックスに近いものされていることが多いため、液体吐出ヘッド２の熱膨張係数よりも、ヘッドフレーム６０の熱膨張係数の方が大きいことが考えられる。このような場合、第２のヒータ７２により加熱を行なわなくても、液体吐出ヘッド２から伝わってくる熱によるヘッドフレーム６０の熱膨張による伸びが、液体吐出ヘッド２の熱膨張による伸びより大きくなることも考えられる。このような場合図８（ｅ）、（ｆ）に示したように、ヘッドフレーム５６０に熱電変換素子を用いた冷却部５７３を備えておき、制御部１００により冷却部を制御することで、液体吐出ヘッド２の位置精度を、室温の位置に近い状態に保つことができる。また、液体吐出ヘッドおよびヘッドフレームの熱膨張係数や使用温度などが分かっている場合など、ヘッドフレームに加熱する必要が生じなければ、第２のヒータを備えず、冷却部のみを備えておいても良い。
【００７７】
続いて、制御の具体的な例を示す。圧電アクチュエータユニット２１として、圧電セラミックス層が２１ａ、２１ｂがＰＺＴ系である熱膨張係数が７×１０−６／℃であるものを用い、液体吐出ヘッド２として、プレート２２〜３１がＦｅ−Ｃｒ系合金である熱膨張係数が１２×１０−６／℃であるものを用い、ヘッドフレーム６０としてアルミニウム合金である熱膨張係数が２０×１０−６／℃であるものを使用する。また、液体吐出孔群７の長辺の長さは約１０８．２５ｍｍ（４．２５インチ）である。温度が２５℃の環境下で、各部材が２５℃になっている状態でヘッドフレーム６０に液体吐出ヘッド２を組み込む。さらに、ヘッドフレーム６０をプリンタ１に組み込む。
【００７８】
印刷を行なうために第１のヒータにより液体吐出ヘッド２を５０℃になるように加熱する。例えば、液体吐出ヘッド２内に備えた温度センサの温度が５０℃より低ければ、第１のヒータが発熱するように制御する。このような状態で印刷を続けると、ヘッドフレーム６０は、液体吐出ヘッド２から伝わる熱により、約３０℃程度となることがある。この場合、液体吐出ヘッド２とヘッドフレーム６０とでは、温度と熱膨張の違いにより、液体吐出孔群７の長さで、約２２μｍの差が生じ、液体吐出ヘッド２とヘッドフレーム６０とが変形し、液体吐出孔８の位置が変わってしまう。そこで第２のヒータ７２によりヘッドフレーム６０の温度を４０℃にするように制御すればよい。これは、例えば、ヘッドフレーム６０に取り付けた温度センサの温度が３４℃より低ければ第２のヒータ７２が発熱するように制御すればよい。ヘッドフレーム６０を４０±２℃以内に制御すれば、熱膨張による位置ずれは最大でも４μｍ以内となる。６００ｄｐｉで印刷する場合、印刷ドットの間隔は約４２μｍであり、その１／１０以下のずれとなるようにすれば、良好な印刷ができる。
【００７９】
続いて、ヘッドフレーム６０への液体吐出ヘッド２の固定方法の詳細を、図６を用いて説明する。図６（ａ）はヘッドフレーム６０に液体吐出ヘッド２を固定した状態のヘッドフレーム６０の一部の概略斜視図である。図６（ｂ）は図６（ａ）に示したヘッドフレーム６０に液体吐出ヘッド２を固定する前の概略斜視図で、ヘッドフレーム６０と液体吐出ヘッド２の位置の関係を示している。図６（ｃ）は、液体吐出ヘッド２とヘッドフレーム６０の位置決めピンとが当接している状態を示した図６（ｂ）の部分上面図である。図６（ｄ）は、液体吐出ヘッド２とヘッドフレーム６０の位置決めピンとが当接している状態を示した図６（ｂ）の部分下面図である。なお、液体吐出孔８で構成される液体吐出孔群７は図４で示した、液体吐出孔８と同じ配置をしているものであり、４つの台形状に配置された液体吐出孔が交互に４つ並んだものであるが、図６（ｄ）では液体吐出孔８の数を少なくして概略を示している。
【００８０】
液体吐出ヘッド２の液体吐出孔群７は、液体吐出ヘッド２の下面であるノズルプレート３１に液体吐出ヘッド２の長手方向に長い長方形状をしている。図６（ｄ）において液体吐出孔群７から外れている液体吐出孔８は、液体を吐出しない液体吐出孔８であり、液体吐出ヘッド２により印刷される範囲は、長方形状の液体吐出孔群７の長辺の幅の範囲である。液体吐出ヘッド２はその下面であり、液体吐出孔群７が形成されたノズルプレート３１がヘッドフレーム６０の主面と平行となるようにヘッドフレーム６０に組み込まれている。液体吐出ヘッド２は、液体吐出孔群７の短辺より外側に、それぞれヘッドフレーム６０の主面から垂直に設けられた２つの位置決めピン６１ａ、６１ｂに当接しており、一方の位置決めピン６１ａは、ヘッドフレーム６０の主面と平行な面内で液体吐出ヘッド２が回転する中心を定め、他方の位置決めピン６１ｂは、液体吐出ヘッド２の回転を規制するものである。そして、液体吐出ヘッド２は、液体吐出孔群７の位置決めピン６１ａ側の短辺の外側と位置決めピン６１ａとの当接部との間の固定部５２ａでヘッドフレーム６０にネジ５５ａによりネジ止めされており、液体吐出孔群７の位置決めピン２１ｂ側の短辺の外側と位置決めピン２１ｂとの当接部との間の固定部５２ｂでヘッドフレーム６０にネジ５５ｂによりネジ止めされている。
【００８１】
これにより、位置決めピン６１ａ、６１ｂに対して、液体吐出ヘッド２の位置が遊びなく定まる。すなわち、位置決めピン６１ａ、６１ｂに対する液体吐出ヘッド２に形成された液体吐出孔群７の位置が遊びなく定まり、ヘッドフレーム６０に対して液体吐出孔８の位置を高精度に組み付けることができる。
【００８２】
そして、この組み付けは、液体吐出ヘッド２をヘッドフレーム６０に押し当てて固定するだけであるから、非常に短時間で行なうことができる。また、組み付ける際に、液体吐出ヘッド２の位置測定などは必要なく、ヘッドフレーム６０をプリンタ１に取り付けたままで、液体吐出ヘッド２だけを交換することも可能である。
【００８３】
液体吐出ヘッド２とヘッドフレーム６０の固定は、ネジ２５ａ、２５ｂを、それぞれ貫通孔を通し、ヘッドフレーム６０のネジ孔６２ａ、６２ｂに取り付けることで行っている。固定は、２４ａ、２４ｂの部分に貫通孔を形成しボルトとナットで行ってもよい。ネジあるいはボルトで行なうことで、容易に取り外すことができ、再固定もできる。
【００８４】
位置決めピン６１ａ、６１ｂのうち液体吐出ヘッド２に当接している部分は、それぞれヘッドフレーム６０の主面に垂直な方向から見て、外側に凸の曲面からなる形状であり、一方の位置決めピン６１ａは長さ方向においてヘッドフレーム６０の２つの面とそれぞれ線接触しているとともに、他方の位置決めピン６１ｂは長さ方向においてヘッドフレーム６０の１つの面と線接触していることが好ましい。このようにすると、点接触の場合と比較して当接する行為が繰り返されても、精度の劣化が少ない。また、各面は平面とするのがより好ましい。面の加工精度を高くしやすいからである。
【００８５】
さらに位置決めピン６１ａ、６１ｂの形状としては、いずれも円柱状であることがより好ましい。これにより、当接する部分が滑らかな曲線になっているため、当接する行為が繰り返されても、精度の劣化が少ない。また、寸法精度の高いものが作製しやすい。なお、明らかに当接しない部位を取り除いた横断面が半円のものや円周の１／４を直線にした柱状のものなどでもよい。
【００８６】
また、ヘッドフレーム６０と液体吐出ヘッド２とが接触しているのは、主にヘッドフレーム６０の主面においてであるので、その部分のヘッドフレーム６０と液体吐出ヘッド２との間に断熱材を入れると、液体吐出ヘッド２とヘッドフレーム６０と境界付近において、相互の異なる温度が他方に与える影響が少なくなり、温度差を一定に保ち易い。断熱材としては、金属よりも熱伝導率が低いもの、例えば、樹脂やゴムなど好ましく、それらを発泡などさせて空気を多く含ませたものがより好ましい。
【００８７】
図７（ｃ）〜（ｆ）および図８（ａ）〜（ｆ）は、いずれも本発明におけるヘッドフレームの他の実施例である。図７（ｃ）はヘッドフレーム１６０の平面図であり、図７（ｄ）はその側面図である。図７（ｅ）はヘッドフレーム２６０の平面図であり、図７（ｆ）はその側面図である。図８（ａ）はヘッドフレーム３６０の平面図であり、図８（ｂ）はその側面図である。図８（ｃ）はヘッドフレーム４６０の平面図であり、図８（ｄ）はその側面図である。図８（ｅ）はヘッドフレーム５６０の平面図であり、図８（ｆ）はその側面図である。
【００８８】
ヘッドクレーム１６０、２６０、３６０、４６０、５６０は、開口１６５、２６５、３６５、４６５、５６５を備えており、この開口に液体吐出ヘッド１０２、２０２、３０２、３０２、４０２、５０２が入れられ、その両端にある固定部１５２、２５２、３５２、４５２、５５２で固定される。また、第２のヒータ１７２、２７２、３７２、４７２、５７２を備えている。さらに、ヘッドフレームの記録装置への取り付け部１６７、２６７、３６７、４６７、５６７を備えており、これで記録装置本体に取り付けられる。なお、液体吐出ヘッド１０２、２０２、３０２、３０２、４０２、５０２の有する液体吐出孔群１０７、２０７、３０７、３０７、４０７、５０７は、搬送方向から見た場合、液体吐出孔群１０７、２０７、３０７、３０７、４０７、５０７の長手方向である方向に連続するように、液体吐出ヘッド１０２、２０２、３０２、３０２、４０２、５０２は配置されている。また、液体吐出ヘッド１０２、２０２、３０２、３０２、４０２、５０２とヘッドクレーム１６０、２６０、３６０、４６０、５６０とを固定する固定部１５２、２５２、３５２、４５２、５５２は、液体吐出孔群１０７、２０７、３０７、３０７、４０７、５０７の一方方向より外側で、かつ液体吐出孔群１０７、２０７、３０７、３０７、４０７、５０７の前記一方方向に直交する方向においては、液体吐出孔群１０７、２０７、３０７、３０７、４０７、５０７の存在する範囲内に設けてある。
【００８９】
ヘッドクレーム１６０、２６０では、第２のヒータ１７２、２７２は、ヘッドフレーム１６０、２６０の前記一方方向に全ての液体吐出ヘッド１０２、２０２のある範囲に連続して備えられていることにより、ヘッドフレーム１６０、２６０内での温度の差を少なくでき、液体吐出ヘッド１０２、２０２間の位置精度をより保つことができる。なお、ヘドフレーム２６０では、第２のヒータ２７２をフレームの側面に備えているため、液体吐出ヘッド２０２のある範囲に連続して第２のヒータ２７２を備えているにもかかわらず、ヘドフレーム２６０を小さくすることができる。
【００９０】
ヘッドフレーム３６０は平板状であるとともに、第２のヒータ３７２をヘッドフレーム３６０の上下面に対称に備えている場合、平板状のヘッドフレーム３６０が上面と下面との温度差によりたわむことが抑制できるため、液体吐出ヘッド２０２間の位置精度をより保つことができる。なお、ヘッドフレーム３６０がたわんだ場合は、記録媒体との距離が変わるため、着弾位置がずれることになる。
【００９１】
ヘッドフレーム４６０は平板状であるとともに凹部４６９を備えており、第２のヒータ４７２を凹部４６９の中に備えている。つまり、第２のヒータ４７２がヘッドフレーム４６０の上下面の間に備えているので、平板状のヘッドフレーム４６０が上面と下面との温度差によりたわむことが抑制できるため、液体吐出ヘッド４０２間の位置精度をより保つことができる。
【００９２】
以上、１個のヘッドフレームに１色分の液体吐出ヘッドを４つ組み込むものの実施形態を説明したが、本発明はこれに限らず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で変更や改良したものにも適用できる。例えば、ヘッドフレームに組み込まれる液体吐出ヘッドは、２つ以上の複数個であれば、その個数に限定はない。また、ヘッドフレームに組み込まれる液体吐出ヘッドは、同色の液滴を吐出するものに限らず、多色のヘッドが組み込まれてもよい。
【００９３】
以上のような液体吐出ヘッド２は、例えば、以下のようにして作製する。
【００９４】
ロールコータ法、スリットコーター法などの一般的なテープ成形法により、圧電性セラミック粉末と有機組成物からなるテープの成形を行ない、焼成後に圧電セラミック層２１ａ、２１ｂとなる複数のグリーンシートを作製する。グリーンシートの一部には、その表面に共通電極３４となる電極ペーストを印刷法等により形成する。また、必要に応じてグリーンシートの一部にビアホールを形成し、その内部にビア導体を挿入する。
【００９５】
ついで、各グリーンシートを積層して積層体を作製し、加圧密着を行なう。加圧密着後の積層体を高濃度酸素雰囲気下で焼成し、その後有機金ペーストを用いて焼成体表面に個別電極２５を印刷して、焼成した後、Ａｇペーストを用いて接続電極３６を印刷し、焼成することにより、圧電アクチュエータユニット２１を作製する。
【００９６】
次に、流路部材４を、圧延法等により得られプレート２２〜３１を積層して作製する。プレート２２〜３１に、マニホールド５、個別供給流路６、液体加圧室１０およびディセンダなどとなる孔を、エッチングにより所定の形状に加工する。
【００９７】
これらプレート２２〜３１は、Ｆｅ―Ｃｒ系、Ｆｅ−Ｎｉ系、ＷＣ−ＴｉＣ系の群から選ばれる少なくとも１種の金属によって形成されていることが望ましく、特に液体としてインクを使用する場合にはインクに対する耐食性の優れた材質からなることが望ましため、Ｆｅ−Ｃｒ系がより好ましい。また、熱硬化性樹脂で流路部材４と圧電アクチュエータユニット２１とを接着する場合には、熱膨張係数の差を小さくできるＦｅ−Ｎｉ系がより好ましく、電アクチュエータユニット２１に弱い圧縮応力が加わった状態にできる点で４２アロイが特に好ましい。
【００９８】
圧電アクチュエータユニット２１と流路部材４とは、例えば接着層を介して積層接着することができる。接着層としては、周知のものを使用することができるが、圧電アクチュエータユニット２１や流路部材４への影響を及ぼさないために、熱硬化温度が１００〜１５０℃のエポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂の群から選ばれる少なくとも１種の熱硬化性樹脂の接着剤を用いるのがよい。このような接着層を用いて熱硬化温度にまで加熱することによって接着し、さらに、マニホールドの開口５ｂに入る前の液体をフィルタリングする中に第１のヒータを備えた別の流路部材に取り付け、液体吐出ヘッド２を得ることができる。
【符号の説明】
【００９９】
１・・・プリンタ
２・・・液体吐出ヘッド
４・・・流路部材
５・・・マニホールド
５ａ・・・副マニホールド
５ｂ・・・開口
６・・・個別供給流路
７・・・液体吐出孔群
８・・・液体吐出孔
９・・・液体加圧室群
１０・・・液体加圧室
１１ａ、ｂ、ｃ、ｄ・・・液体加圧室列
１２・・・しぼり
１５ａ、ｂ、ｃ、ｄ・・・液体吐出孔列
２１・・・圧電アクチュエータユニット
２１ａ・・・圧電セラミック層（振動板）
２１ｂ・・・圧電セラミック層
２２〜３１・・・プレート
３２・・・個別流路
３４・・・共通電極
３５・・・個別電極
３６・・・接続電極
５０・・・変位素子
６０・・・ヘッドフレーム
６５・・・ヘッドフレームの開口
６７・・・ヘッドフレームの記録装置への取り付け部
７２・・・第２のヒータ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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